第10章MCS-51单片机应用系 统设计开发技术 莫海霞付晓光制作
第10章 MCS-51单片机应用系 统设计开发技术 莫海霞 付晓光制作
10.1单片机应用设计开发综述 10.1.1单片机应用系统设计思想 弹性钢片 镍铬丝 220V 定触头 动触头 加热电阻丝 图10-1传统的烤箱温度控制电路
10.1 单片机应用设计开发综述 10.1.1 单片机应用系统设计思想 220V 图10-1 传统的烤箱温度控制电路 加热电阻丝 定触头 动触头 镍铬丝 弹性钢片
加热电阻丝 温度信号单 片 机 220V 继电器 图10-2单片机控制烤箱温度原理图
220V 温度信号 单 片 机 图10-2 单片机控制烤箱温度原理图 加热电阻丝 继电器
输入信号 输出信号 输入部分一 ECU 输出部分一 图10-3单片机应用系统的组成结构 单片机应用系统的设计包括两大部分 1.硬件设计。确定控制系统的输入、输出参数,将图10-3 所示意的各个部分确定、设计为具体的芯片、电路 2.软件设计。明确输入、输出参数的关系,编程实现输入 信号与输出控制信号的控制逻辑
输 入 部 分 ECU 输 出 部 分 输入信号 输出信号 图10-3 单片机应用系统的组成结构 单片机应用系统的设计包括两大部分： 1.硬件设计。确定控制系统的输入、输出参数，将图10-3 所示意的各个部分确定、设计为具体的芯片、电路。 2.软件设计。明确输入、输出参数的关系，编程实现输入 信号与输出控制信号的控制逻辑
10.1.2单片机应用系统 设计过程 开始 硬件设计 软件设计 明确任务,划分功能块 确定输入、输出 仿真调试 选单片机机型 「安装统调 划分软硬件功 交付使用 产品化 图10-4单片机应用系统设计的一般过程
10.1.2 单片机应用系统 设计过程 开 始 明 确 任 务 ， 划 分 功 能 块 确 定 输 入 、 输 出 选 单 片 机 机 型 划 分 软 硬 件 功 能 硬件设计 软件设计 仿真调试 安装统调 交付使用 产品化 图10-4 单片机应用系统设计的一般过程
1.确定总体设计方案 1)明确应用系统的目标、任务 认真分析系统要实现的功能、要求,明确目标、 任务,并将任务细化为一个个具体化的功能块 要清楚: (1)该系统有哪些外部设备?要实现哪几项控制 功能 (2)每个控制功能块要控制哪些物理量(被控参 数) (3)有哪些控制条件和要求(控制参数)? (4)控制参数与被控参数的控制关系?
1.确定总体设计方案 1）明确应用系统的目标、任务 认真分析系统要实现的功能、要求，明确目标、 任务，并将任务细化为一个个具体化的功能块。 要清楚： （1）该系统有哪些外部设备？要实现哪几项控制 功能？ （2）每个控制功能块要控制哪些物理量（被控参 数）？ （3）有哪些控制条件和要求（控制参数）？ （4）控制参数与被控参数的控制关系？
2)确定参数与数字信号的转化方法 (1)信号传感器:这是常用的、种类非常多、范 围极其广的一种方法。如温度传感器可以将温度信 号转化为电压信号,速度传感器可以将速度信号转 化为电脉冲信号等。 一些传感器的输出信号即为脉冲信号,经整形、放 大后可直接向单片机输入。有一些传感器的输出信 号为模拟信号,必须经模/数转换后才能作为输入信 号输入。 (2)脉冲触发信号发生电路:该种电路往往用于 人工控制信号的产生。 (3)电平转换电路:对于控制参数中的电压量、 开关量则可通过电平转换后输入
2）确定参数与数字信号的转化方法 （1）信号传感器：这是常用的、种类非常多、范 围极其广的一种方法。如温度传感器可以将温度信 号转化为电压信号，速度传感器可以将速度信号转 化为电脉冲信号等。 一些传感器的输出信号即为脉冲信号，经整形、放 大后可直接向单片机输入。有一些传感器的输出信 号为模拟信号，必须经模/数转换后才能作为输入信 号输入。 （2）脉冲触发信号发生电路：该种电路往往用于 人工控制信号的产生。 （3）电平转换电路：对于控制参数中的电压量、 开关量则可通过电平转换后输入
输出信号常通过以下几种方法对被控设备进行控制 驱动: (1)直接驱动:适于LED等小功率外部设备。 (2)经放大电路放大后驱动:如单片机对小功率步 进电机的控制 (3)由电磁继电器控制设备电路:单片机输出信号 只连接继电路,由继电器控制设备主电路的通、断 这种方法适用多种场合,为单片机应用系统广泛采 用 (4)经数模转换后驱动:如单片机对示波器、绘图 仪等的控制
输出信号常通过以下几种方法对被控设备进行控制 驱动： （1）直接驱动：适于LED等小功率外部设备。 （2）经放大电路放大后驱动：如单片机对小功率步 进电机的控制。 （3）由电磁继电器控制设备电路：单片机输出信号 只连接继电路，由继电器控制设备主电路的通、断。 这种方法适用多种场合，为单片机应用系统广泛采 用。 （4）经数模转换后驱动：如单片机对示波器、绘图 仪等的控制
3)机型选择 根据应用系统的复杂程度选择4位、8位还是16位机, 根据使用场合、精度等确定使用哪类机型等等。注 意选择的机型一般应为市场流行的,在满足要求的 条件下也要考虑经济性 4)划分硬件和软件功能 某些功能必须由硬件或软件完成,但有些功能软硬 件都可实现。对于软硬件都能实现的功能若使用硬 件完成,则线路复杂,增加硬件成本,若用软件」 法完成则增大编程难度。一般根据应用系统的生产 量选择,若是大批量生产则用软件方法实现,以降 低成本
3）机型选择 根据应用系统的复杂程度选择4位、8位还是16位机， 根据使用场合、精度等确定使用哪类机型等等。注 意选择的机型一般应为市场流行的，在满足要求的 条件下也要考虑经济性。 4）划分硬件和软件功能 某些功能必须由硬件或软件完成，但有些功能软硬 件都可实现。对于软硬件都能实现的功能若使用硬 件完成，则线路复杂，增加硬件成本，若用软件方 法完成则增大编程难度。一般根据应用系统的生产 量选择，若是大批量生产则用软件方法实现，以降 低成本
2.硬件设计 3.软件设计 4.仿真调试 5.安装统调 6.投入使用、产品化
2.硬件设计 3.软件设计 4.仿真调试 5.安装统调 6.投入使用、产品化